閾是“門檻”、“界限”之意。閾值（threshold）[1]是指有某種或多種相互作用的負反饋機制存在于系統(tǒng)的各個組成部分之間，這種負反饋機制在系統(tǒng)出現(xiàn)一定幅度的偏離時會抑制其繼續(xù)發(fā)展，并進行反向調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)重新回到平衡狀態(tài)。但是負反饋機制在系統(tǒng)偏離幅度過大時會失去作用，最終系統(tǒng)將走向失衡和崩潰。導(dǎo)致負反饋機制失去作用的幅度就是系統(tǒng)的閾值。不同生態(tài)系統(tǒng)中也存在著生態(tài)閾值現(xiàn)象，不同的學者已對濕地、森林、草原、海洋等生態(tài)系統(tǒng)進行廣泛研究，該文結(jié)合國內(nèi)外文獻，闡述在相應(yīng)領(lǐng)域的不同應(yīng)用，總結(jié)常用的生態(tài)閾值研究方法，并對該研究的發(fā)展方向進行展望和總結(jié)。

1生態(tài)閾值的概念

20世紀70年代，Robert[2]首次提出生態(tài)閾值的概念，指出生態(tài)系統(tǒng)的特性、功能等具有多個穩(wěn)定態(tài)，穩(wěn)定態(tài)之間存在“閾值和斷點”。目前，國內(nèi)外文獻對生態(tài)閾值的概念描述不同，定義尚未統(tǒng)一。Friedel[3]認為生態(tài)閾值是生態(tài)系統(tǒng)2種不同的狀態(tài)在時間和空間上的界限（boundaries）。柳新偉等[4]認為，生態(tài)閾值是生態(tài)系統(tǒng)在改變?yōu)榱硪粋€退化（或進化）系統(tǒng)前所能承受的干擾限度。但目前公認的生態(tài)閾值的定義為當生態(tài)因子擾動接近生態(tài)閾值時，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能或過程會發(fā)生不同狀態(tài)間的躍變[5]。

2研究生態(tài)閾值的意義

生態(tài)閾值在實際研究中較多地應(yīng)用于生態(tài)安全的評價中，同時對于實踐管理和政策調(diào)控也有重要的指導(dǎo)價值[6]。全球氣候因CO2等溫室氣體的大量排放而發(fā)生急劇變化，各國、各地區(qū)、各行業(yè)應(yīng)制訂相應(yīng)政策限制溫室氣體的排放量，這就使得生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)氣候變化的生態(tài)閾值研究具有重要意義[7]。趙陽[8]從多個角度闡釋了生態(tài)閾值研究對環(huán)境監(jiān)測的意義，認為環(huán)境管理過程中掌握生態(tài)閾值信息對把握解決問題的時機意義重大。

3生態(tài)閾值在不同領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

隨著生態(tài)閾值理論研究的不斷發(fā)展，在環(huán)境監(jiān)測[8]、生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理[9-11]、發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟乃至全球氣候變暖預(yù)防[8，12-14]等方面，生態(tài)閾值的作用越來越受到人們的重視。不同生態(tài)系統(tǒng)、不同尺度對不同生態(tài)因子都存在著生態(tài)閾值問題，下面將分類進行討論和闡述。

3.1生態(tài)閾值在不同生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1.1自然生態(tài)系統(tǒng)的整體研究。針對自然生態(tài)系統(tǒng)，主要是氣候變化特別是全球變暖對生態(tài)系統(tǒng)的影響研究。當氣候變化幅度過大、短期干擾過強、脅迫時間過長時，超出了生態(tài)系統(tǒng)本身的調(diào)節(jié)和修復(fù)能力，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能和穩(wěn)定性就會遭到破壞，造成不可逆轉(zhuǎn)的演替，這個臨界限度稱為氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)影響的生態(tài)閾值[9]。李克讓等[15]認為由于脅迫因子極為復(fù)雜，再加上多種因子間的相互作用和制約，該類閾值是極端復(fù)雜的科學問題，不可能簡單地用一個溫度增暖的數(shù)值或溫室氣體排放總量的上限來確定。

3.1.2濕地生態(tài)系統(tǒng)。劉振乾等[9]利用系統(tǒng)動力學原理和方法對沼澤濕地蓄水量進行動態(tài)仿真，計算沼澤的安全閾值，即維持沼澤濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的面積限度，同時指出從不同功能價值角度考慮會得出不同的安全閾值。周林飛等[10]利用數(shù)理統(tǒng)計中的頻率直方圖，分析扎龍濕地長序列的水面面積數(shù)據(jù)，根據(jù)其出現(xiàn)的高低頻率，尋求濕地的理想、中等、最小生態(tài)水面面積，得到濕地生態(tài)環(huán)境需水量的安全閾值。張家瑞等[11]利用回歸模型分析法分析水體富營養(yǎng)化閾值，分別建立了水質(zhì)指標與葉綠素α的多元線性關(guān)系式，根據(jù)因變量的臨界值確定了有關(guān)自變量的水華暴發(fā)閾值。

3.1.3森林草地生態(tài)系統(tǒng)。李和平等[16]應(yīng)用目標規(guī)劃法建立區(qū)域性“水—草—畜”系統(tǒng)平衡優(yōu)化決策數(shù)學模型，定量化分析研究毛烏素沙地典型牧區(qū)的水草資源承載力和相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟指標，提出研究區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)管理的閾值水平。在蟲害防治領(lǐng)域，駱有慶等[17]針對不同林種的經(jīng)營目標，首次提出了防護林生態(tài)閾值的概念，通過回歸統(tǒng)計分析，對各病蟲害因素與合作楊枯梢程度進行一元線性回歸分，以一定的可靠性得到了相應(yīng)指標的變化區(qū)間，即生態(tài)安閾值。劉艷等[18]對國內(nèi)外有關(guān)害蟲防治經(jīng)濟閾值和生態(tài)閾值的概念及理論進行概述整理，全面總結(jié)我國在草地蝗蟲防治經(jīng)濟閾值與生態(tài)閾值方面的研究進展，分析了2個閾值在實際應(yīng)用中的關(guān)系。在林火防治方面，我國于2008年成功發(fā)射了具有新型傳感器特性的災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星，劉良明等[19]針對這種衛(wèi)星的新特性，提出了一種時空動態(tài)閾值火點檢測算法，克服了傳統(tǒng)固定閾值的森林火災(zāi)火點遙感檢測算法因時空環(huán)境變化而導(dǎo)致的漏檢誤檢問題，具有時空自適應(yīng)性。

3.1.4海洋生態(tài)系統(tǒng)。穆景利等[20]重點綜述了當前各種污染物海洋環(huán)境效應(yīng)閾值（PNEC）的推導(dǎo)方法，對各方法的原理、應(yīng)用范圍、計算公式和毒性數(shù)據(jù)要求等內(nèi)容進行詳細介紹；認為在數(shù)據(jù)推導(dǎo)技術(shù)方面越來越多的統(tǒng)計模型或方法被嘗試和應(yīng)用，已由簡單的評價因子法趨向多種統(tǒng)計方法相結(jié)合。

3.2生態(tài)閾值在不同研究尺度中的應(yīng)用

在景觀尺度上，張艷芳[21]首先采用景觀聚類的方法，按主要景觀格局指標和景觀壓力指數(shù)對不同的景觀柵格單元進行聚類，然后定性分析聚類結(jié)果，形成生態(tài)安全定性評價序列，結(jié)合生態(tài)安全指數(shù)做出生態(tài)安全的散點圖，根據(jù)散點圖的拐點確定生態(tài)安全閾值。生境的破碎化和孤島化是生物多樣性的一個重要威脅，也是導(dǎo)致物種不斷減少甚至滅絕的重要原因。劉常富等[22]研究了景觀連接度距離閾值，認為200m的距離閾值可很好地找到造成當前景觀連接度薄弱的區(qū)域，為有效增加景觀連接度提供了解決思路，從而有效保護生物多樣性。

在區(qū)域尺度上，對生態(tài)環(huán)境狀況進行評價時，要根據(jù)國家和地方的生態(tài)建設(shè)標準和要求界定生態(tài)指標標準值，并在全區(qū)域內(nèi)進行應(yīng)用[23]。但是李曉燕等[24]認為這不能較好地反映區(qū)域生態(tài)狀況的差異性。岳天祥[25]根據(jù)超嫡產(chǎn)生的基本原理討論了K型增長種群的穩(wěn)定區(qū)域，該方法為生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究提供了新的途徑。李曉燕等[24]借鑒該方法進行生態(tài)環(huán)境過程中關(guān)鍵閾值的確定。進一步從擾動因子來看，在人類活動方面，李晶等[26]在生態(tài)服務(wù)價值研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)陜北黃土高原的特點，利用回歸模型法，通過對人口壓力和生態(tài)服務(wù)價值做回歸分析，再計算生態(tài)服務(wù)價值隨人口壓力增長的拐點，得到生態(tài)安全閾值。在物種個體研究尺度上，王翠玲等[27]建立了玉米干旱災(zāi)害動態(tài)風險評價指標體系及模型，通過選取典型干旱案例年，運用最優(yōu)分割理論在綜合考慮玉米產(chǎn)量損失的基礎(chǔ)上確定了玉米不同生長階段的干旱災(zāi)害風險閾值。